Presentación en cartel - VIII Reunión de SOMA - Universidad ...
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<strong>VIII</strong> <strong>Reunión</strong> <strong>de</strong> la Sociedad Mexicana <strong>de</strong> Astrobiología<br />
Cuernavaca, Morelos. 24 <strong>de</strong> agosto <strong>de</strong> 2012 74<br />
<strong>Pres<strong>en</strong>tación</strong> <strong>en</strong> <strong>cartel</strong>: QUÍMICA PLANETARIA<br />
PRODUCCIÓN ABIÓTICA DE METANO EN PLANETAS TERRESTRES<br />
Andrés Guzmán Marmolejo, Posgrado <strong>en</strong> Ci<strong>en</strong>cias <strong>de</strong> la Tierra, UNAM. Instituto <strong>de</strong> Geofísica. Ciudad<br />
Universitaria, Coyoacán. C.P. 04510, México D.F. México.<br />
aguzman@nucleares.unam.mx<br />
Antígona Segura, Instituto <strong>de</strong> Ci<strong>en</strong>cias Nucleares, UNAM<br />
Elva Escobar Briones, Instituto <strong>de</strong> Ci<strong>en</strong>cias <strong>de</strong>l Mar y Limnología, UNAM<br />
Introducción<br />
El metano (CH4) ha sido propuesto como una bioseñal; no obstante, pue<strong>de</strong> prov<strong>en</strong>ir <strong>de</strong> fu<strong>en</strong>tes<br />
biológicas y geológicas [1]; tal y como suce<strong>de</strong> <strong>en</strong> la Tierra, don<strong>de</strong> procesos <strong>de</strong> serp<strong>en</strong>tinización <strong>en</strong> la<br />
corteza son la principal fu<strong>en</strong>te geológica que contribuye a su abundancia atmosférica [2].<br />
Existe poca información relacionada con este tema para planetas fuera <strong>de</strong>l sistema solar [3]. No<br />
obstante, <strong>de</strong>terminar los límites máximos que el CH4 pue<strong>de</strong> alcanzar por fu<strong>en</strong>tes geológicas <strong>en</strong> planetas<br />
terrestres, será <strong>de</strong> utilidad para futuras misiones con la capacidad <strong>de</strong> analizar las atmósferas planetarias.<br />
Estas misiones podrían difer<strong>en</strong>ciar a un planeta habitable <strong>de</strong> uno habitado, si <strong>en</strong>cu<strong>en</strong>tran abundancias<br />
<strong>de</strong> metano superiores a las formadas por sus límites máximos <strong>de</strong> producción geológica, lo que indicaría<br />
la exist<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> fu<strong>en</strong>tes biológicas.<br />
Formación <strong>de</strong> metano geológico<br />
Geológicam<strong>en</strong>te el CH4 se forma por la reducción <strong>de</strong> Dióxido <strong>de</strong> Carbono (CO2) disuelto <strong>en</strong> agua<br />
(CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O, reacción 1). El H2 necesario provi<strong>en</strong>e <strong>de</strong> la reacción <strong>de</strong> oxidación <strong>de</strong>l<br />
Fe 2+ durante la serp<strong>en</strong>tinización (3Fe2SiO4 + 2H2O ↔ 2Fe3O4 + 3SiO2 + 2H2, reacción 2).<br />
Basados <strong>en</strong> el mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> Rudge et al. [4], inferimos una ecuación <strong>de</strong> primer ord<strong>en</strong> para la<br />
velocidad <strong>de</strong> formación <strong>de</strong> H2 (vH2) <strong>de</strong> la reacción 2, vH2 = 2κ[Fe2SiO4], don<strong>de</strong> κ es la constante <strong>de</strong><br />
velocidad y [Fe2SiO4] es la conc<strong>en</strong>tración <strong>de</strong> fayalita;<br />
( ) 2<br />
2<br />
⎛ a0<br />
⎞ −α<br />
T −T<br />
0<br />
κ = κ 0 ⎜ ⎟ ⋅ e , don<strong>de</strong> a es el tamaño<br />
⎝ a ⎠<br />
<strong>de</strong>l grano <strong>de</strong> fayalita, T es la temperatura <strong>de</strong> reacción, κ0 = 10 −6 s −1 , a0 = 70 μm,<br />
α = 2.09 × 10 −4 ºC −2 y T0 = 260 ºC [5].<br />
A partir <strong>de</strong> un análisis teórico <strong>de</strong> variación <strong>de</strong> conc<strong>en</strong>traciones <strong>de</strong> la reacción 1, expresamos el<br />
r<strong>en</strong>dimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong> la formación <strong>de</strong> metano como , don<strong>de</strong> Keq es la constante <strong>de</strong><br />
equilibrio <strong>de</strong> la reacción 1, [H2] es la conc<strong>en</strong>tración <strong>de</strong> H2 y x es el r<strong>en</strong>dimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong> reacción. Keq pue<strong>de</strong><br />
estimarse a partir <strong>de</strong> la <strong>en</strong>ergía libre <strong>de</strong> Gibbs estándar <strong>de</strong> reacción usando el programa SUPCRT92<br />
(http://geopig.asu.edu/) [6].<br />
Descripción <strong>de</strong> los mo<strong>de</strong>los<br />
Se empleó un mo<strong>de</strong>lo fotoquímico unidim<strong>en</strong>sional <strong>de</strong>sarrollado por Pavlov y Kasting [7] y<br />
modificado por Kharecha et al. [8] y Segura et al. [9], que <strong>de</strong>termina las abundancias al equilibrio<br />
termodinámico <strong>de</strong> 73 especies químicas, relacionadas <strong>en</strong> 359 reacciones atmosféricas. El mo<strong>de</strong>lo